Termodinamica_Relatorio

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Experimento
Termodinâmica: Ciclo de Refrigeração
Alunos:
Nelman Alves Ribeiro de Jesus - 151003420
Ítalo Santos Silva - 141009292
Jorge Matheus da Silva Reis - 141010357
Felipe Miranda Santos - 144689236
Felipe da Silva Xavier - 141010976
Sabrina Monteiro Fonseca - 141004631
Fábio Bernardo dos Reis - 141005083 
Prof. Maísa Matos 
Disciplina: Termodinâmica I
	Fundamentação Teórica 
Considerando um sistema de refrigeração, a geladeira é o modelo prático para exemplificar um ciclo de Refrigeração. Sendo este um sistema de compressão a vapor. 
O sistema de compressão a vapor é o mais usado na prática. Neste sistema, o vapor é comprimido, condensado, tendo posteriormente sua pressão diminuída de modo que o fluido possa evaporar a baixa pressão. Logo suas características:
· A transferência de calor de compartimentos de baixa temperatura para outros a temperaturas maiores é chamada de refrigeração; 
· Equipamentos que produzem refrigeração são chamados de refrigeradores, que operam segundo um ciclo frigorífico; 
· O fluido de trabalho dos refrigeradores são os refrigerantes; 
	Objetivos
· Avaliar as taxas de transferência de calor no evaporador e condensador. 
· Avaliar a perda de carga na válvula de expansão e a potência do compressor.
· Apresentar as taxas e a potência em, kW. 
· Avaliar o COP do ciclo de refrigeração a vapor baseando-se nos dados de processo.
	Resultados Observados
Analisando o ciclo de refrigeração
 
Ciclo Termodinâmico REAL
Inicialmente, é necessário conhecer o ciclo termodinâmico para o refrigerante em questão. Assim, são dados:
	Estado
	T (°C)
	P (bar)
	h (kJ/kg)
	Situação
	1
	30,5
	8,93
	248,18
	Líquido Saturado
	2
	29,5
	4,66
	248,18
	Líquido Vapor
	3
	29,5
	4,66
	412,06
	Vapor Saturado
	4 
	33,5
	8,93
	418,17
	Vapor Superaquecido
Aplica-se conservação massa e energia para Volume de Controle englobando cada componente
Trabalho do compressor (WC) 
 = (h4 – h3) = 5,89 kJ/kg
Calor adicionado no evaporador (Qentra) (capacidade frigorífica)
 = (h3 – h2) = 163,88 kJ/kg
Calor rejeitado no condensador (Qsai) 
= m(h4 – h1) = 169,99 kJ/kg
Válvula de expansão: 
h2 = h1 = 248,18 kJ/kg
Coeficiente de desempenho (COP) 
COP = Qentra / WC = 27,82
O valor de COP calculado não está de acordo com situações práticas. O elevado valor foi encontrado porque foi considerado o ciclo termodinâmico ideal. Considerando um ciclo termodinâmico “real”, podemos considerar a presença de irreversibilidades. Sendo assim o valor do COP apresentado nos resultados de laboratório do “Ciclo de Refrigeração” gira em torno de 3,5 a 5,5
Duas formas comuns de irreversibilidades são: atrito no escoamento do refrigerante (perda de pressão) e transferência de calor entre o refrigerante e os seus ambientes, em todos os componentes.
 O processo de compressão real difere substancialmente da compressão isoentrópica assumida no início. O fluido de trabalho não é uma substância pura, mas sim uma mistura entre refrigerante e óleo. Cada irreversibilidade no sistema requer trabalho adicional no compressor, diminuindo a eficiência do ciclo.
A 1ª Lei da Termodinâmica - O total da energia que entra no sistema deve ser igual ao total de energia que sai do mesmo. 
Assim, temos:
 Qentra (evaporador) + WC = Qsai (condensador) 
163,88 + 5,89 = 169,99
169,69 169,99
	Considerações Finais
	
Vários parâmetros influenciam o desempenho do ciclo de refrigeração. Esses parâmetros são, na verdade, modificadores do ciclo a fim de aumentar a sua eficiência. Os fatores são: 
• Temperatura de evaporação: sua redução resulta no decréscimo do COP; 
• Temperatura de condensação: quanto maior for o seu valor menor será o COP; 
• Sub-resfriamento: garante que tenha somente líquido no dispositivo de expansão aumenta a troca térmica no evaporador e consequentemente o COP; 
• Superaquecimento: usado para garantir a entrada do fluido no estado gasoso no compressor. Dependendo do gás instalado, pode aumentar ou diminuir o COP.
	Referências
	
• Ciclo de Refrigeração - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – PDF – Acesso em 24 de maio de 2018
• Sistema de Refrigeração – Aula 10 – Edisciplinas USP - PDF – Acesso em 21 de maio de 2018
• Ciclo Real de Refrigeração – Capitulo 03 - http://www.professor.unisinos.br/ - Acesso em 22 de maio de 2018.
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